Παραγωγή ψηφιακού διδύμου οδικής γέφυρας με χρήση τρισδιάστατων μετρητικών τεχνικών
Production of a digital twin road bridge using three-dimensional techniques
Λέξεις-κλειδιά
Σαρωτής λέιζερ ; Ψηφιακό δίδυμο ; Επιθεώρηση γέφυραςΠερίληψη
Η τεχνική επιθεώρηση μεγάλων κατασκευών του οδικού άξονα είναι μια απαραίτητη και συνάμα
απαιτητική, δύσκολη και χρονοβόρα διαδικασία. Μέσω της ραγδαίας τεχνολογικής εξέλιξης, οι
σύγχρονες τοπογραφικές μέθοδοι αποτύπωσης μπορούν να οδηγήσουν σε σημαντική μείωση του
χρόνου, την αδιάκοπη λειτουργία των οδικών αξόνων και την εξαιρετικά λεπτομερή αποτύπωση
(τριχοειδής ρωγμές τις τάξεως >=0,1mm) των ζημιών και παθογενειών του σκυροδέματος. Η
συστηματική παρακολούθηση τέτοιων κατασκευών καθίσταται απαραίτητη διότι εκατομμύρια
πολίτων διασχίζουν τους συγκεκριμένους οδικούς άξονες σε ετήσια βάση, επομένως θεωρείται
δεδομένο πως θα πρέπει να κρίνονται ως ασφαλή.
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην παραγωγή ψηφιακού διδύμου της
Γέφυρας A017 με την χρήση επίγειας τρισδιάστατης σάρωσης σε συνδυασμό με εναέρια αποτύπωση
με τη χρήση μη επανδρωμένου ιπτάμενου οχήματος (UAV). Μέσω των παραπάνω διαδικασιών και
έπειτα από την ανάλογη επεξεργασία των δεδομένων το παραγόμενο ψηφιακό δίδυμο (ΨΔ) της
γέφυρας θα βοηθήσει σε μια εφ’ όλης της ύλης τεχνική επιθεώρηση (technical inspection) της
γέφυρας με σκοπό την εύρεση μικρορωγμών και λοιπών παθογενειών της κατασκευής.
Στη συγκεκριμένη περίπτωση επιλέχθηκε ως αντικείμενο μελέτης η γέφυρα Α017 καθώς
αποτελεί τμήμα του οδικού άξονα της εθνικής οδού Αθηνών-Κορίνθου, έναν από τους κυριότερους
οδικούς άξονες της Ελλάδας, με την αναγκαιότητα της τεχνικής της επιθεώρησης να κρίνεται αρκετά
σημαντική.
Η παρούσα διπλωματική διατριβή αποτελείται από πέντε κεφάλαια.
Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ιστορική εξέλιξη και τα είδη των γεφυρών.
Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται η επιθεώρηση των γεφυρών, καθώς και τα είδη παθογενειών
του σκυροδέματος.
Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα είδη των τρισδιάστατων σαρωτών λέιζερ και τα ψηφιακά
δίδυμα.
Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρονται οι μετρήσεις και οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν για την
δημιουργία των τελικών σχεδίων.
Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν, αλλά και
προτάσεις για μελλοντικές εργασίες.
Περίληψη
The technical inspection of large road structures is a necessary yet demanding, difficult and time consuming process. Through rapid technological development, modern topographic surveying
methods can lead to a significant reduction in time, uninterrupted operation of roadways and
extremely detailed (capillary cracks of >=0.1mm) recording of concrete damage and pathologies.
Systematic monitoring of such structures becomes necessary because millions of citizens cross these
roads on an annual basis, so it is taken for granted that they should be considered safe.
This thesis focuses on the generation of a digital twin of the BridgeΑ017 using ground-based 3D
scanning combined with aerial imaging using an unmanned aerial vehicle (UAV). Through the above
procedures and after the appropriate data processing the generated digital twin (DT) of the bridge
will help us in a full technical inspection of the bridge in order to find microcracks and other
pathologies of the structure.
In this particular case, the bridge A017 was chosen as the object of study as it is part of the road
axis of the Athens-Corinthos highway, one of the main roads in Greece, and the necessity of the
technical inspection is considered quite important.
This thesis consists of five chapters.
The first chapter presents the historical development and the types of bridges.
The second chapter develops the inspection of bridges, as well as the types of concrete defects.
The third chapter presents the types of 3D laser scanners and digital twins.
The fourth chapter describes the measurements and the procedures followed to create the final
drawings.
Ιn the fifth and final chapter presents the conclusions drawn, as well as suggestions for future work.